Строительство. Отделка помещений

Отделочные и облицовочные материалы

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Классификация и характеристика облицовочного камня

Многие отделочные и облицовочные материалы производят из природного строительного декоративного камня, как одного из видов горной породы, представляющего скопление минералов в виде плотных каменных тел. Такие горные породы в силу особенностей образования по своему минералогическому составу весьма разнообразны. Их можно классифицировать по происхождению (генетическая классификация), по методам обработки (технологическая классификация) и по долговечности.

Генетическая классификация

По происхождению горные породы делят на:

а)         магматические, или изверженные (глубинные и излившие

ся), образовавшиеся в недрах земли или на поверхности из

магмы, представляющей собой силикатный расплав;

б)         осадочные, образовавшиеся путем осаждения неорганических

или органических веществ на дне водных бассейнов и повер

хности земли;

в)         метаморфические изверженные и осадочные, являющиеся про

дуктом глубокого изменения изверженных и осадочных по

род под действием высоких температур и давлений.

Технологическая классификация базируется в основном на показателе твердости обрабатываемого камня. Каменные строительные материалы делятся на три группы: твердые, средней твердости и мягкие.

К твердым камням относят породы, включающие как обязательную часть минералы, имеющие твердость по шкале Мооса 6-7 (например, кварцит, гранит, сиенит, габбро, лабрадорит и др.). Их предел прочности при сжатии от 50 до 400 МПа. Такие породы в строительной практике чаще используют в качестве облицовочного материала.

К камням средней твердости относится большая группа горных пород, включающая мрамор, известняк, песчаник (на известковом цементе), некоторые виды вулканического туфа, доломит, сланцы и др. Их предел прочности при сжатии от 20 до 120 МПа.

К мягким камням относят сравнительно небольшую группу горных пород, включающую гипсовый и тальковый камни, некоторые разновидности доломита и известняка-ракушечника. Они отличаются низким пределом прочности при сжатии от 0,6 до 50 МПа.

Такая классификация в известной мере определяет используемый при обработке инструмент, а также соответствует важнейшим прочностным показателям материала

Классификация по долговечности

Необходимость классификации камней по долговечности вызвана разнообразием областей их исполыования: для наружных и внутренних отделок, для отделки стен и полов, для изготовления профильных элементов, фрагментов и скульптур.

С позиции устойчивости атмосферным воздействиям камни классифицированы на четыре группы

Приведенная классификация весьма условна, так как долговечность камня в значительной степени зависит от условий эксплуатации. Например, при использовании камня в условиях внутренней облицовки его долговечность может оказаться практически неограниченной.

Характеристика облицовочного камня

Физико-механические и декоративные показатели составляющих горную породу минералов (твердость, цвет, блеск, степень прозрачности и др.) и их пространственное расположение в породе оказывают влияние на ее строительные качества и в значительной степени определяют область ее применения.

Богатство расцветок в камне исключительно велико, а многочисленность разновидностей оттенков и рисунка делает облицовочный камень неповторимым. Важным фактором декоративности камня является блеск слагающих его минералов. Он характеризует также способность горной породы принимать зеркальную фактуру, в которой полностью выявляются рисунок и все нюансы расцветки.

Спайность минералов — свойство располагаться в определенных, свойственных данному минералу, направлениях. Плоскости спайности отличаются ровностью и блеском, поэтому при обработке скалыванием порода приобретает поверхностный искристый блеск. Наличие спайности несколько нарушает направленность разрушения, поскольку под действием удара камень скалывается не только в требуемом направлении, но и по линии наименьшего сопротивления, определяемой плоскостями спайности. В этом случае поверхность обработки приобретает некоторую неровность, характерную для пород, сложенных из минералов с ярко выраженной спайностью, т.е. изделие получает своеобразную шероховатую поверхность, на которой в ряде случаев и останавливаются.

В состав декоративного камня входят преимущественно минералы, являющиеся солями кремниевой, угольной или серной кислот. Основные свойства важнейших породообразующих минералов приведены в табл. 1.3.

Перечисленные в табл. 1.3 основные свойства породообразующих минералов не могут раскрыть характер каждого из них. Некоторые из минералов, например, кварц, по мере повышения температуры проходит ряд кристаллографических модификаций. Посторонние примеси, даже в незначительных количествах, могут менять не только цвет и блеск минерала, но и отражаться на других свойствах.

Сочетание альбита и анортита в соотношении 40-60 % носит название «Лабрадор», который является составной частью камня лабрадорита и придает ему благодаря ирризации высокую декоративность.

Присутствие слюд в составе горной породы придает сколу камня характерный блеск и улучшает его декоративность, но при этом снижается стойкость.

Карбонатные породы, состоящие в основном из кальцита, обладают характерным признаком: при воздействии соляной кислоты они «вскипают» вследствие выделения углекислого газа из-за разложения образующейся нестойкой углекислоты. Многие карбонатные породы содержат гипс, ангидрит с примесями железа, что резко меняет декоративные свойства.

Для облицовки зданий используют широкое разнообразие горных пород. Наличие алмазного инструмента и термообработки позволяет с успехом обрабатывать такие «твердые» камни, как лабрадорит, днорит, габбро, базальт, граниты с высоким содержанием кварца.

Твердый камень (гранит, гнейс, диорит, сиенит, габбро, лабрадорит и др.) характеризуется высокой монолитностью, позволяющей получать крупные блоки, пригодные для изготовления не только отделочных деталей, но и создания монолитов. Расцветки твердого камня, хотя довольно разнообразны, но все же ограничены. В ахроматическом ряду известны черные и свегло-серые разновидности камня с ограниченным числом перехода тона, ярко-красные, желтовато-розовые, коричневые, голубовато-серые. Характерным признаком этих пород является наличие равномерно распределенных мелких и крупных включений.

Ограниченные декоративные возможности твердых камней расширяются путем придания его поверхности заданного рельефа или зеркальной гладкости. Основным назначением таких камней являются наружная облицовка (цокольная часть зданий, стилобат, лестницы, отделка набережных и др.), подверженная механическим воздействиям.

Гранит — богатая кремнекислотой зернистая порода. Имеет, как правило, полнокристаллическое строение, обеспечивающее продолжительность эксплуатации в сооружениях даже при неблагоприятных условиях более 1000 лет. Монолитное строение позволяет получать блоки больших размеров, пригодные в том числе и для монументальных деталей.

Гнейс отличается от гранита наличием сланцеватости, и это позволяет легко получать из массива материал в виде плит. Из-за сланцеватости снижена и погодоустойчивость гнейса, поэтому в облицовках плиты целесообразно устанавливать таким образом, чтобы сланцеватость была параллельна плоскости стены.

 Диорит хорошо сопротивляется истиранию и плохо полируется, давая жирный блеск без четкого отражения. Его предпочтительно использовать для изготовления ступеней и плит для полов с интенсивным движением. Весьма долговечен и пригоден для наружных отделок в любых климатических условиях.

Сиенит. Полное отсутствие или незначительное присутствие кварца делает горную породу сравнительно легко обрабатываемой по сравнению с гранитом. Хорошо полируется и принимает зеркальный блеск. Достаточно погодоустойчива и может применяться для наружной облицовки.

Габбро. Средне- и мелкокристаллические разновидности весьма погодостойки. Поэтому горная порода пригодна для наружной отделки зданий, но встречается значительно реже гранита и, как правило, образует небольшие массивы.

Лабрадорит. Некоторые разновидности минерала — Лабрадора, входящие в состав горной породы, обладают высокодекоративным свойством ирризации, т.е. синим или зеленовато-синим отблеском в изломе или на полированной поверхности. Горная порода имеет относительно невысокую прочность вследствие крупнокристаллической структуры.

Тешенит — порода относится к семейству щелочных габброидов, но имеет относительно невысокую блочность в месторождениях.

Диабаз. Особой декоративностью обладает горная порода с ура-литовой роговой обманкой. Она приобретает зеленоватую расцветку. Отличается большой вязкостью и малой истираемостью.

Кварцевый порфир. Изверженная излившаяся горная порода, близкая по составу к граниту. Присутствие цветных минералов из группы амфиболитов, пироксенов и слюд делает ее достаточно декоративной. Хорошо полируется.

Базальт. В зависимости от условий остывания горная порода может быть стекловатой (витробазальт) или полнокристаллической (до-лорит). Погодоустойчивость зависит от петрографического состава и характера пор. Пористые разновидности базальта хорошо обрабатываются и используются для деталей наружных облицовок усложненной формы.

Мрамор — метаморфическая горная порода, образованная в результате воздействия высоких температур и давления на массивы известняка и доломита. Мрамор хорошо обрабатывается всеми видами инструментов, в том числе и алмазным. Это позволяет при помощи специальных приемов обработки значительно обогатить его широкую палитру расцветок.

Белый мрамор представляет собой наиболее долговечный материал из карбонатных пород, поскольку он лишен посторонних включений, нарушающих однородность его структуры. Наиболее ценными видами белого мрамора считают его так называемые «статуарные» разновидности — белый просвечивающий теплого тона, плотного строения, лишенный или со слабовыраженным рисунком светло-серого цвета, незаметного при тонко шлифованных фактурах

Серый мрамор в большинстве случаев имеет слоистую расцветку, позволяющую получить в зависимости от направления реза однотонно окрашенную поверхность (разрез вдоль слоя) или поверхность со слоистой расцветкой (поперек слоя).

Цветной мрамор включает собственно мраморы, мраморовидные известняки и доломиты.

Расцветка мрамора обусловлена наличием в его составе оксидов железа, марганца, углистого вещества и металлов. Он имеет сложный рисунок, не дает крупных блоков, невысокой погодоустойчиво-сти и поэтому в наружных отделках его не используют.

Мраморовидные цветные известняки имеют высокую прочность, разнообразную расцветку и сложный рисунок с частыми вкраплениями фауны и флоры.

Конгломераты и брекчии образуются из скрепленных природным клеем в монолитную массу гальки или щебня. Разнообразие формы, размеров составляющих его элементов, а также широкий диапазон расцветок придают породе исключительную декоративность.

Известняки по своим физико-механическим характеристикам делятся на малопрочные грубопористые, более прочные мелко- и сред-непористые и прочные плотные.

Особую ценность представляют известняки белого и светло-серого цвета с небольшими примесями оксидов железа, придающими ему коричневатые или розоватые теплые оттенки.

На погодоустойчивость известняков в различной мере влияет степень чистоты их состава. К вредным примесям относят глину (свьпне 3 %) и кристаллы пирита, являющиеся очагом разрушения породы.

Песчаник по составу цементирующего вещества делится на известковый, доломитовый, глинистый, кварцевый, гипсовый и др., а по крупности классических зерен — на мелко-, средне- и крупнозернистый. В зависимости от состава цементирующего вещества показатели его физико-механических свойств имеют весьма значительный разброс даже в пределах одного месторождения. Цвет песчаника — темно-серый, однако известны также зеленовато-серые, коричневатые, желтоватые, красные и другие его разновидности.

Вулканический туф — продукт цементации и уплотнения ранее накопленного вулканического материала В большинстве случаев это мелкий обломочный материал, спекшийся под воздействием высоких температур или сцементированный природным связующим. Вулканические туфы достаточно декоративны, обладают разнообразным цветом с красивым рисунком.

В последние годы вулканический туф зарекомендовал себя первоклассным отделочным материалом.

Известковые туфы, известные под названием травертин, обладают хорошей обрабатываемостью, высокой декоративностью и отличной погодоустойчивостью, поэтому их достаточно широко используют в строительстве. Характерная особенность — его пористое сложение, позволяющее в разрезе получать декоративную поверхность, кроме того, он достаточно морозостоек (до F50).

Слюдяные сланцы образовались под воздействием высоких температур и давлений из глинистых сланцев. В непосредственной близости от застывающей магмы они подвергаются полной перекристаллизации даже с образованием новых минералов (кордиерит, ставролит и др.). В случае сохранения сланцевости образуются слюдяные сланцы — материал, пригодный для изготовления наружных и внутренних облицовок. Слюдяные сланцы можно применять без фактурной обработки лицевой поверхности, так как поверхность раскола весьма декоративна.

Камни мягкие. К этой группе относят горные породы с твердостью по шкале Мооса менее 3, а именно — гипсовый камень, талько-хлорит и слабые известняки-ракушечники.

Гипсовый камень и ангидрит во многих своих разновидностях весьма декоративны, имеют розовый, белый, серый и голубой цвета с различными рисунками. Пригодны для внутренних отделок. Весьма хорошо обрабатываются, принимают хорошую полировку, при которой четко выявляется их рисунок.

Тальковый камень — метаморфическая горная порода разных оттенков. Камень декоративно окрашен и имеет красивый рисунок. Хорошо обрабатывается и поэтому используется для поделок.

Известняки-ракушечники имеют достаточно обширное распространение. Обладают высокопористой структурой, имеют невысокую прочность и в ряде случаев достаточно высокую погодоустоичивость (с морозостойкостью F35 и выше). Легко подвергаются распиловке на плиты и блоки, но плохо полируются.